航空发动机热端部件表面高温陶瓷涂层性能优化

目的 对航空发动机热端部件表面长效防护涂层W-200进行改进,研制高温稳定性更好且不易崩瓷的高温合金表面新型高温陶瓷涂层,解决W-200涂层在部分高温合金表面暴露出的易崩瓷、剥落问题。方法 通过调整膨胀系数、软化温度、析晶温度,来研制新型耐高温玻璃和耐高温填料,并制备新的高温陶瓷涂层浆料。结果 所研制的新型高温陶瓷涂层W-400能够满足在高温合金表面1 150~1 230 ℃顺利烧结,且具有更大的膨胀系数,可与高温合金基材的膨胀系数更匹配。同时,W-400的析晶温度区间为868~ 1 213 ℃,在析晶温度区间,涂层较W-200具有更好的高温稳定性,以及更优的抗热震、抗剥落性能,并可覆盖实际应用的温度范围。结论 新型高温陶瓷涂层W-400解决了目前W-200高温陶瓷涂层在航空发动机高温合金热端部件表面烧结后易崩瓷的问题。根据本项目的研究基础,对未来可研制出能够在其他金属表面1 250~1 400 ℃顺利烧结的耐温更高的新型高温陶瓷涂层提供了可能性。     

武汉市冬季重污染过程中PM2.5组分特征与区域来源解析

随着《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的相继实施,在高强度的污染治理下,中东部地区PM_2.5污染改善效果显著。为探讨在PM_2.5浓度不断降低的背景下,仍时有发生的武汉冬季重污染过程的成因及特征,以2020年12月武汉地区一次长达10 d的重污染过程为例,利用多种观测数据和嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)分析污染过程中PM_2.5的化学组分特征和区域贡献等。结果表明:污染日二次无机盐SNA (SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺)和碳质组分(EC和OC)在PM_2.5中的占比高(分别为78%和18%),NO₃^-的占比从清洁日的36%上升到污染日的46%,是污染过程中占比最高的化学组分。污染期间,NO₃^-和SO₄^2-的浓度比为2.9~6.1,因此二次无机盐的主要来源可能是移动源;OC和EC的浓度比为3.0~9.8,因此碳质组分的主要来源可能是燃煤源。污染期间主要有河南-孝感-武汉和安徽-黄冈-武汉2条污染传输带,污染物传输以武汉周边城市的近距离输送为主,随着污染程度加重,武汉本地及武汉城市圈的区域贡献增加。重度污染天是静稳天气下持续的偏弱东风和西北风输送的污染气团在不易扩散的天气条件下累积形成的。     

基于快速消解的海洋沉积物重金属ICP-MS测定条件优化

准确测定海洋沉积物中重金属元素的含量,是开展海洋生态环境评价与管理的基础。比较研究了当前生态环境监测领域几种主要的检测标准方法和近年热门的土壤快速消解法对海洋沉积物中重金属的检测效果。通过研究不同消解体系、消解压力、校准溶液配制方法以及内标元素、内标浓度等条件对海洋沉积物重金属测定效果的影响,优化了海洋沉积物样品的快速消解过程和测定条件。结果表明:优化后的快速消解方法针对Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的方法检出限为0.004~0.8 mg/kg,测定下限为0.016~3.2 mg/kg,回收率为95.4%~109.2%,相对标准偏差为0%~3.22%,方法准确可靠、快速高效,满足海洋沉积物样品(尤其是大批量样品)的重金属测试需求。     

2018—2021年安徽省PM2.5和O3时空分布特征及其健康风险分析

利用2018—2021年安徽省空气质量监测数据分析了PM_2.5和O₃时空分布特征及其引发的健康风险。结果表明:从时间分布来看,2018—2021年安徽省PM_2.5年均值下降25.5%,而O₃-8 h年均值则保持持平;PM_2.5和O₃-8 h月均值具有明显的季节变化特征,PM_2.5月均质量浓度和超标天数均在冬季达到最大值,O₃-8 h月均值和超标天数则在夏季达到最大值。从空间分布来看,PM_2.5、O₃-8 h年均值和超标天数均为皖北最高,其次为皖中,最后为皖南。夏季O₃是主要的健康风险因子,冬季PM_2.5是主要的健康风险因子。当PM_2.5超标时,除2021年皖北地区外(PM₁₀是主要的健康风险因子),PM_2.5均是主要的健康风险因子;当O₃-8 h超标时,O₃是主要的健康风险因子。     

基于土地利用变化的忻州市生态格局时空变化分析

为了厘清改革开放以来忻州市各类生态系统及生态系统格局的时空特征,使用忻州全市1980、2000、2018年的土地利用和覆盖(LULC)二级分类数据,经过土地转移矩阵和景观格局指数计算,探讨分析了忻州市改革开放以来近40年的LULC及格局的长时间序列时空变化特征,以揭示忻州市的生态环境变化态势。研究区近40年来以城镇用地和其他建设用地增加为主,其他各类减少,城镇化和人口增长带来的土地和生态压力主要集中在草地、耕地以及湿地上;其中2000—2018年的变化更剧烈,人类活动对自然的干扰加剧,但同时在这一阶段已经开始了森林、湿地的保护,开展经济发展与生态文明同步建设。     

环渤海地区空气质量时空变化特征及动态预测

基于环渤海地区2017—2021年各城市空气质量指数(AQI)、污染物浓度与社会经济数据,利用数理统计、克里金插值法对环渤海地区AQI与污染物浓度的时空变化特征进行分析,运用皮尔逊相关性分析方法探讨AQI与污染物浓度、社会经济因素的相关关系,采用时间序列预测模型对2022年6月—2023年12月空气质量及污染物浓度进行预测。结果表明:环渤海地区AQI及污染物浓度大致呈逐年降低的趋势。AQI的逐月变化呈\"W\"形,O₃浓度的年内变化呈倒\"V\"形,其余污染物则呈现与O₃相反的变化趋势。AQI大致呈现西南高、东北低的空间分布特点,而污染物浓度分布具有明显的空间差异。环渤海地区5个代表性城市的AQI类别以良好为主,冬季首要污染物主要为PM_2.5、PM₁₀,夏季首要污染物以O₃为主。人口数量是影响AQI的主要因素,城市园林绿地面积对AQI具有一定影响。预测结果显示,未来环渤海地区AQI、主要污染物浓度(O₃除外)均呈现出随时间的推移逐渐下降的变化趋势。     

由石油类应急监测现状探寻水中石油类监测的突破

突发环境事件发生后,对污染物质、污染物浓度、污染范围及其动态变化情况进行监测是环境应急监测的基本工作要求。在不能利用管理手段有效获取污染来源等信息的情况下,开展溯源应急监测成为突发环境事件处理处置的重要需求。然而通过资料调研及应急监测案例分析发现,石油类水体突发环境事件应急监测大多存在采样代表性不够、溯源手段不健全、特征污染物监测不全面,以及现行石油类监测方法不能完整说清污染状况等问题或不足。因此,建议通过优化整合水中石油类指标监测标准,构建与石油类污染特征相适应的技术规范及配套监测分析方法,以达到精准、全面反映石油类水体污染状况的目的。     

基于环境DNA宏条形码的青岚湖自然保护区鱼类组成及分布特征

为探究在不同引物、不同参考数据库下环境DNA技术检测结果的差异,于2021年4月,采用环境DNA宏条形码技术分析了青岚湖鱼类多样性。选取16S rRNA及Cytb 2种引物,NCBI及本地数据库2种数据库,分别进行比对注释。结果表明:在青岚湖29个采样点中,共检测到7目15科43属64种鱼类,其中在16S-NCBI情形下获得4目9科19属20种鱼类,在16S-本地数据库情形下获得6目13科27属38种鱼类,在Cytb-NCBI情形下获得4目6科16属19种鱼类,在Cytb-本地数据库情形下获得2目5科15属20种鱼类。在青岚湖29个采样点中,鱼类更多地分布于湖面宽阔的中间地带(如S31附近),且南部较北部更少,鱼种的分布呈现一定的空间相似性。就研究区域而言,选择16S rRNA引物及本地数据库可以获得更全面的鱼类物种。通过与青岚湖鱼类历史数据比对发现,环境DNA技术在研究区域具有较强的适用性,如能选择适当的引物和本地数据库,可以更全面地反映研究区域的物种组成情况。     

西安市区主要大气污染物暴露水平及健康风险评价

为探索西安市区主要大气污染物暴露水平及健康风险状况,基于空气质量监测数据和问卷调查数据,使用GIS方法、美国国家环境保护局健康风险评价模型和多元线性回归模型,对2015—2020年西安市区6种主要大气污染物(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃)的时间和空间变化特征,以及年均健康风险、季均健康风险及其影响因素进行了分析和评价。结果表明:①西安市区2015—2020年PM_2.5、PM₁₀和NO₂年均浓度值均超出了环境空气质量二级标准。除O₃外,其余5种污染物的年均浓度在2020年最小,整体呈下降趋势,说明西安市区空气质量逐年好转。②PM_2.5、PM₁₀、CO的空间分布特征基本一致,SO₂和O₃的空间分布特征基本一致。经开区和阎良区监测点空气污染较严重,兴庆小区(碑林区)和曲江文化产业集团(曲江新区)监测点空气质量相对较好。③PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO等5种污染物的非致癌风险指数(HI)在冬季最高,在夏季最低;O₃的HI在夏季最高,在冬季最低。在冬季,PM_2.5和PM₁₀的HI平均值均大于1,存在非致癌健康风险;SO₂、NO₂、CO和O₃等4种污染物的HI平均值均小于1,不存在非致癌健康风险。在夏季,O₃存在一定的非致癌健康风险,超阈值天数占4%;其余5种污染物的HI平均值和最大值均小于1,不存在非致癌健康风险。从年均值来看,6种污染物的HI年均值均小于1,不存在非致癌健康风险。④男性、户外劳动者和老年人面临更高的大气污染物健康风险。     

无定河流域浮游动物群落结构特征及水质生物评价

为探究无定河流域浮游动物群落结构特征及其水质状况,于2021年春秋季对无定河干流、6条支流及3个淤地坝水体展开生态调查。共鉴定出浮游动物125种,其中原生动物40种、轮虫54种、枝角类15种、桡足类16种,秋季物种数(103种)高于春季(76种),均以小型浮游动物为主。浮游动物优势种共31种,以臂尾轮虫和龟甲轮虫等富营养型水体指示生物居多,春季优势种优势度整体高于秋季。春季浮游动物平均密度(360.9个/L)和平均生物量(0.600 mg/L)均高于秋季(83.6个/L、0.298 mg/L),且春秋季淤地坝水体中浮游动物平均密度和生物量均高于河流。非度量多维尺度分析也表明:河流与淤地坝2种水体中的浮游动物群落分布存在差异,采用冗余分析进一步探明,主要差异为河流和淤地坝2种水体中影响浮游动物群落分布的环境因子不同,其中化学指标(溶解氧、盐度、亚硝氮、硝态氮、溶解磷、叶绿素a)和物理指标(水深、透明度、浊度)分别是影响河流和淤地坝水体中浮游动物群落结构的主要环境因子。水质生物评价结果显示,春秋季水质均为无定河干流最优,支流次之,淤地坝水质最差,且干流中下游水质优于上游。